(57)【要約】【課題】組み立て性が良好で、しかも、サイズの小さい放熱器を使用して、この放熱器をコンピュータシステムの内部の空気で空冷する場合にも良好な冷却効率が得られる冷却装置を提供することを目的とする。【解決手段】冷媒ポンプ１７と発熱体に熱結合した吸熱器１８と放熱器１９とを接続して内部に冷媒を入れて冷媒循環サイクルを構成し、放熱器１９と放熱用ファン装置２２が外側に載置され内側に冷媒ポンプ１７が配置された架台２１を設け、架台２１には、放熱用ファン装置２２によって発生する空気流の流れ方向の上手側の少なくとも一部に、冷媒ポンプ１７の雰囲気から放熱器１９の空気流入口１９ａに向かう空気流を規制する隔壁２１ａを形成したので、冷媒ポンプ１７と放熱器１９と放熱用ファン装置２２を架台２１に取り付けて組み立て性を改善した場合に、冷媒ポンプ１７の雰囲気から放熱器２２へ流入する空気流を隔壁２１ａによって規制して冷却効率の低下を防止する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒ポンプと発熱体に熱結合した吸熱器と放熱器とを冷媒移送管で接続して内部に冷媒を入れて冷媒循環サイクルを構成するとともに、
前記放熱器を空冷する放熱用ファン装置を設け、
前記放熱器と放熱用ファン装置が外側に載置され内側に前記冷媒ポンプが配置された架台を設け、
前記架台には、前記放熱用ファン装置によって発生する空気流の流れ方向の上手側の少なくとも一部に、前記冷媒ポンプの雰囲気から前記放熱器の空気流入口に向かう空気流を規制する隔壁を形成した
冷却装置。
【請求項２】
冷媒ポンプと発熱体に熱結合した吸熱器と放熱器とを冷媒移送管で接続して内部に冷媒を入れて冷媒循環サイクルを構成するとともに、
前記放熱器を空冷する放熱用ファン装置を設け、
前記放熱器が外側に載置され内側に前記冷媒ポンプが配置された架台を設け、前記架台には、前記放熱用ファン装置によって発生する空気流の流れ方向の上手側の少なくとも一部に、前記冷媒ポンプの雰囲気から前記放熱器の空気流入口に向かう空気流を規制する隔壁を形成した
冷却装置。
【請求項３】
冷媒ポンプと発熱体に熱結合した吸熱器と放熱器とを冷媒移送管で接続して内部に冷媒を入れて冷媒循環サイクルを構成するとともに、
前記放熱器を空冷する放熱用ファン装置を設け、
前記放熱用ファン装置が外側に載置され内側に前記冷媒ポンプが配置された架台を設け、
前記架台には、前記放熱用ファン装置によって発生する空気流の流れ方向の上手側の少なくとも一部に、前記冷媒ポンプの雰囲気から前記放熱器の空気流入口に向かう空気流を規制する隔壁を形成した
冷却装置。
【請求項４】
冷媒ポンプと発熱体に熱結合した吸熱器と放熱器とを冷媒移送管で接続して内部に冷媒を入れて冷媒循環サイクルを構成するとともに、
前記放熱器が外側に載置され内側に前記冷媒ポンプが配置された架台を設け、
前記架台には、前記放熱器を通過する空気流の流れ方向の上手側の少なくとも一部に、前記冷媒ポンプの雰囲気から前記放熱器の空気流入口に向かう空気流を規制する隔壁を形成した
冷却装置。
【請求項５】
前記架台を、密閉した箱形にした請求項１〜請求項４の何れかに記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンピュータシステムなどにおける発熱体の冷却に使用される冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータシステムにおける、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ，ＭＰＵ）などの半導体素子の集積度が極めて高くなるとともに、動作スピードの高速化に伴って消費電力が大きくなり、発熱量が増大している。
【０００３】
このため、高信頼性の業務用コンピュータシステムでは、冷媒を使用した冷却装置が使用されている。
図９に示すように、発熱体であるＣＰＵ１を冷却する場合には、吸熱部２とポンプ機構３と放熱部４とを冷媒移送管５Ａ，５Ｂ，５Ｃで連結して冷媒循環サイクルを構成したものがある。各部の実装の様子は、図１０に示すようにプリント配線基板６に配置されたＣＰＵ１を冷却する場合に、ポンプ機構３をプリント配線基板６に配置し、放熱部４を前記プリント配線基板６の下方に位置する筐体７に設置したものが示されている。放熱部４には、ファン４ａが組み込まれている。
【０００４】
なお、この冷媒循環サイクルを循環する冷媒と前記ポンプ機構３とは、特殊な組み合わせであって、冷媒には電気感応作動媒体と呼ばれるものが使用されており、前記ポンプ機構３は前記冷媒移送管５Ａ，５Ｂ，５Ｃの中の電気感応作動媒体に電圧を印加する電極（図示せず）と電源８とで構成されている（特許文献１）。
【０００５】
別の従来例としては、図１１に示すようにノートパソコン本体９に内蔵されたＣＰＵ１０を冷却するために、吸熱器１１とポンプ１２と放熱器１３との間を流路１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃで連結して冷媒循環サイクルを構成したものが開示されている。
【０００６】
なお、この（特許文献２）の冷媒循環サイクルを循環する冷媒は、半導体装置にて発生した熱により気化されて液冷媒が冷媒蒸気となるものである。ポンプ１２としてはこの冷媒を送るダイアフラム型のポンプが使用されている。各部の実装の様子は、ノートパソコン本体９にポンプ１２を配置し、前記ノートパソコン本体９に一端が回動自在に枢支されて上方に回動させて使用される表示部１５の内部に放熱器１３が組み付けられている（特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２２２０７２号  （図２，図６）
【０００８】
【特許文献２】
特開２００２−３１４２７９号  （図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図９と図１０に示した従来例では、放熱部４での冷却効率を上げるためにファン４ａによる強制空冷を実施しているが、プリント配線基板６と筐体７の間の内部空気は、吸熱部２において吸熱して暖まった電気感応作動媒体のために５０℃〜６０℃程度になっているポンプ機構３によって暖まっており、強制空冷による冷却効率の向上は僅かしか期待できない。
【００１０】
図１１に示した従来例では、放熱器１３がノートパソコン本体９とは離れた表示部１５に組み付けられているため、ノートパソコン本体９の内部空気の影響による冷却効率の低下は見られないが、放熱器１３を強制空冷するファンを有していないため、放熱器１３としては図９に示した放熱部４と比べて放熱面積の大きな寸法のものが必要になる上、ノートパソコン本体９から表示部１５にわたって流路１４Ｂ，１４Ｃを形成して冷媒循環サイクルを構成しなければいけないため、組み立て性が悪い問題がある。
【００１１】
本発明は、組み立て性が良好で、しかも、サイズの小さい放熱器を使用して、この放熱器をコンピュータシステムの内部の空気で空冷する場合にも良好な冷却効率が得られる冷却装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
冷媒循環サイクルを構成する冷媒ポンプと発熱体に熱結合した吸熱器と放熱器のうちの、冷媒ポンプと放熱器とを予め組み立てたユニットとして組み立て性を改善した場合には、冷媒ポンプと放熱器とが近接して放熱器の冷却効率の低下が予測されるが、本発明の冷却装置は、前記放熱器と前記冷媒ポンプが取り付けられた架台を設け、前記架台には、前記冷媒ポンプの雰囲気から前記放熱器の空気流入口に向かう空気流を規制する隔壁を形成したことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項１に記載の冷却装置は、冷媒ポンプと発熱体に熱結合した吸熱器と放熱器とを冷媒移送管で接続して内部に冷媒を入れて冷媒循環サイクルを構成するとともに、前記放熱器を空冷する放熱用ファン装置を設け、前記放熱器と放熱用ファン装置が外側に載置され内側に前記冷媒ポンプが配置された架台を設け、前記架台には、前記放熱用ファン装置によって発生する空気流の流れ方向の上手側の少なくとも一部に、前記冷媒ポンプの雰囲気から前記放熱器の空気流入口に向かう空気流を規制する隔壁を形成したことを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、冷媒ポンプと放熱器と放熱用ファン装置を架台に取り付けることによって組み立て性を改善することができ、しかも冷媒ポンプの雰囲気から放熱器へ流入する空気流を前記隔壁によって規制できるため冷却効率の低下を防止できる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の冷却装置は、冷媒ポンプと発熱体に熱結合した吸熱器と放熱器とを冷媒移送管で接続して内部に冷媒を入れて冷媒循環サイクルを構成するとともに、前記放熱器を空冷する放熱用ファン装置を設け、前記放熱器が外側に載置され内側に前記冷媒ポンプが配置された架台を設け、前記架台には、前記放熱用ファン装置によって発生する空気流の流れ方向の上手側の少なくとも一部に、前記冷媒ポンプの雰囲気から前記放熱器の空気流入口に向かう空気流を規制する隔壁を形成したことを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、放熱器と放熱用ファン装置を架台に取り付けることによって組み立て性を改善することができ、しかも冷媒ポンプの雰囲気から放熱器へ流入する空気流を前記隔壁によって規制できるため冷却効率の低下を防止できる。
【００１７】
本発明の請求項３に記載の冷却装置は、冷媒ポンプと発熱体に熱結合した吸熱器と放熱器とを冷媒移送管で接続して内部に冷媒を入れて冷媒循環サイクルを構成するとともに、前記放熱器を空冷する放熱用ファン装置を設け、前記放熱用ファン装置が外側に載置され内側に前記冷媒ポンプが配置された架台を設け、前記架台には、前記放熱用ファン装置によって発生する空気流の流れ方向の上手側の少なくとも一部に、前記冷媒ポンプの雰囲気から前記放熱器の空気流入口に向かう空気流を規制する隔壁を形成したことを特徴とする。
【００１８】
この構成によると、冷媒ポンプと放熱用ファン装置を架台に取り付けることによって組み立て性を改善することができ、しかも冷媒ポンプの雰囲気から放熱器へ流入する空気流を前記隔壁によって規制できるため冷却効率の低下を防止できる。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の冷却装置は、冷媒ポンプと発熱体に熱結合した吸熱器と放熱器とを冷媒移送管で接続して内部に冷媒を入れて冷媒循環サイクルを構成するとともに、前記放熱器が外側に載置され内側に前記冷媒ポンプが配置された架台を設け、前記架台には、前記放熱器を通過する空気流の流れ方向の上手側の少なくとも一部に、前記冷媒ポンプの雰囲気から前記放熱器の空気流入口に向かう空気流を規制する隔壁を形成したことを特徴とする。
【００２０】
この構成によると、冷媒ポンプと放熱器を架台に取り付けることによって組み立て性を改善することができ、しかも冷媒ポンプの雰囲気から放熱器へ流入する空気流を前記隔壁によって規制できるため冷却効率の低下を防止できる。
【００２１】
本発明の請求項５に記載の冷却装置は、請求項１〜請求項４の何れかにおいて、前記架台を、密閉した箱形にしたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。
なお、以下の実施の形態ではコンピュータシステムにおける発熱体の冷却に使用される冷却装置を例に挙げて説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１（ａ）（ｂ）は本発明の（実施の形態１）の冷却装置を示す。
図１（ａ）に示すように、コンピュータシステムの筐体に納められた基板１５に搭載されたマイクロプロセッサなどの半導体装置１６を冷却するこの冷却装置は、冷媒ポンプ１７と吸熱器１８と放熱器１９とを冷媒移送管２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃで接続して内部に冷媒を入れて冷媒循環サイクルを構成している。冷媒としては、ここでは代替フロンＲ１３４ａやＲ４１０Ａ、プロパンなどを使用する。
【００２４】
冷媒ポンプ１７は、液冷媒を移送する容積型ポンプが使用されている。
吸熱器１８は、発熱体である半導体装置１６の外装表面に熱結合するようにシリコングリスまたは熱伝導シートなどを介して吸熱面が当接した状態に保持されており、内部には冷媒流路が形成されている。
【００２５】
冷媒ポンプ１７は図１（ｂ）に示すように箱形の架台２１の内部に設けられており、この架台２１の外側の上面には放熱器１９と放熱用ファン装置２２が取り付けられている。
【００２６】
冷媒ポンプ１７から送り出された冷媒は、冷媒移送管２０Ａを介して吸熱器１８に流れ、ここで潜熱を用いて半導体装置１６の熱を吸熱して気液二相流となり、半導体装置１６を冷却して暖まった冷媒は、冷媒移送管２０Ｂを介して放熱器１９の上部に供給される。放熱器１９を通過する際に放熱用ファン装置２２によって発生する空気流２３によって冷却されて放熱器１９の下部から冷媒移送管２０Ｂを介して冷媒ポンプ１７に戻って循環している。
【００２７】
このように構成したため、冷媒ポンプ１７と放熱器１９と放熱用ファン装置２２とを架台２１に取り付けたユニットを構成しておくことによって、冷却装置をコンピュータシステムに組み付ける際には、コンピュータシステムへの架台２１の取り付けと、半導体装置１６への吸熱器１８の組み付けと、この吸熱器１８と冷媒移送管２０Ａとの接続と、吸熱器１８と冷媒移送管２０Ｂとの接続だけで済む。
【００２８】
なお、冷媒ポンプ１７と放熱器１９と放熱用ファン装置２２とをユニットとして一体に組み付ける第１比較例，第２の比較例として図２（ａ）（ｂ），図３に示すものが考えられる。同様の作用をなすものには図１と同一の符号を付けた。
【００２９】
この第１の比較例の場合、ベース板２４に冷媒ポンプ１７と放熱器１９と放熱用ファン装置２２とを組み付けたため、放熱用ファン装置２２で発生する空気流２３は、運転中に５０℃〜６０℃になっている冷媒ポンプ１７の表面に接触して暖められた空気を吸い込むため、放熱器１９の冷却効率が低下する。
【００３０】
また、図３に示す第２の比較例のように架台２５の内側に冷媒ポンプ１７を配置し、外側の上面に放熱器１９と放熱用ファン装置２２とを組み付けた場合には、放熱用ファン装置２２で発生する空気流２３は、冷媒ポンプ１７の表面に接触して暖められた空気（冷媒ポンプ１７の雰囲気）２７を架台２５の開口部２６から吸い込むため、放熱器１９の冷却効率が低下する。
【００３１】
これに対して図１に示した（実施の形態１）では、内部が密閉された箱形の架台２１を使用し、冷媒ポンプ１７をこの架台２１の内部に閉じ込めたため、放熱用ファン装置２２によって発生する空気流２３の流れ方向の上手側の少なくとも一部に、前記冷媒ポンプ１７の雰囲気から前記放熱器１９の空気流入口１９ａに向かう空気流（図３の空気流２７）を規制する隔壁として前記架台２１の正面壁２１ａが作用しており、放熱器１９の冷却効率が第１，第２の比較例のようには低下せず、良好な冷却性能を得ることができ、半導体装置１６を良好に冷却できる。
【００３２】
（実施の形態２）
図４（ａ）（ｂ）は本発明の（実施の形態２）を示す。
なお、図１と同様の作用をなすものには同じ符号を付けた。
【００３３】
（実施の形態１）の架台２１は箱形で密閉されていたが、この（実施の形態２）の架台２１Ａは正面壁２１ａと対向する背面が開放されて開口２８が形成されている。
【００３４】
この場合には、開口２８を形成したことによって冷媒ポンプ１７より発生する熱が架台２１の内部に溜まることが無く、開口２８と放熱器１９の空気流入口１９ａとの距離もあるため、架台２１の内部の暖まった空気が放熱用ファン装置２２によって発生する空気流２３によって開口２８から吸い出されることもない。開口２８の位置は、好ましくは図４（ｂ）に示すように放熱用ファン装置２２の吐出口２２ａの近傍に形成する。
【００３５】
また、放熱器１９の空気流入口１９ａにおける放熱用ファン装置２２による空気の吸い込み特性は、空気流入口１９ａの中央部よりも両端の方が弱くなるため、図４（ｂ）に示したように架台２１Ａの背面に開口２８を形成するのに代わって、架台２１の側面２１ｂに開口を形成して架台２１Ａの内部の熱を放出することもできる。
【００３６】
また、図４（ｂ）に示したように架台２１Ａの背面に開口２８を形成すると共に、架台２１Ａの側面２１ｂにも開口を形成して架台２１Ａの内部の熱を放出することもできる。
【００３７】
（実施の形態３）
図５は本発明の（実施の形態３）を示す。
なお、図１と同様の作用をなすものには同じ符号を付けた。
【００３８】
（実施の形態１）の架台２１には冷媒ポンプ１と放熱器１９と放熱用ファン装置２２との三者が組み付けられていたが、この図５では架台２１の内部に冷媒ポンプ１を配置し、架台２１の外側の上面に放熱器１９を取り付けて冷媒移送管２０Ｃで接続してユニット化し、放熱用ファン装置２２は架台２１とは別にコンピュータシステムの筐体２９に取り付けて構成した。その他は（実施の形態１）と同じである。
【００３９】
（実施の形態４）
図６は本発明の（実施の形態４）を示す。
なお、図１と同様の作用をなすものには同じ符号を付けた。
【００４０】
（実施の形態１）の架台２１には冷媒ポンプ１７と放熱器１９と放熱用ファン装置２２との三者が組み付けられていたが、この図６では架台２１の内部に冷媒ポンプ１を配置し、架台２１の外側の上面に放熱用ファン装置２２を取り付けてユニット化し、このユニットとは別に放熱器１９を設け、コンピュータシステムに組み込む際に冷媒ポンプ１と放熱器１９の間を冷媒移送管２０Ｃで接続して組み立てる。
【００４１】
この場合には、冷媒ポンプの電源ラインと放熱用ファン装置２２の電源ラインとを予め配線しておくことができ、組み立て性が良好である。
（実施の形態５）
図７は本発明の（実施の形態５）を示す。
【００４２】
なお、図５と同様の作用をなすものには同じ符号を付けた。
図５に示した（実施の形態３）では放熱器１９だけで使われる放熱用ファン装置２２を設けたが、この図７では架台２１に冷媒ポンプ１７と放熱器１９を組み付けてユニット化したものを、放熱用ファン装置３０が組み込まれた電源ユニット３１などの空気通路３２に前記放熱器１９を近接して配置し、放熱用ファン装置３０の発生する空気流で放熱器１９を強制空冷することもできる。
【００４３】
（実施の形態６）
図８は本発明の（実施の形態６）を示す。
なお、図１と同様の作用をなすものには同じ符号を付けた。
【００４４】
（実施の形態１）では、架台２１の正面壁２１ａが前面にわたって閉塞していたが、図８では正面壁２１ａの一部に開口３３を形成した点が異なっている。その他は（実施の形態１）と同じである。
【００４５】
図８に示すように空気流入口１９ａにおける放熱用ファン装置２２による空気の吸い込み特性は、空気流入口１９ａの中央部よりも両端の方が弱くなるため、正面壁２１ａの両端付近に開口３３を形成して架台２１の内部の熱を放出している。
【００４６】
このように空気の吸い込みが弱い付近の前記開口３３から熱が放出されても、その全部が空気流入口１９ａに流れ込むことが無く、放熱器１９の冷却効率の低下を僅かに抑えることができる。
【００４７】
上記の各実施の形態では、発熱体の具体例としてマイクロプロセッサなどの半導体装置を例に挙げて説明したが、コンピュータシステムにおけるハードディスクなどの各種ドライブ装置の発熱個所を冷却するために同様に使用することができる。
【００４８】
また、上記の各実施の形態の冷媒としては、代替えフロン、プロパンなどの他、水を使用することもできる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明の冷却装置は、冷媒ポンプと発熱体に熱結合した吸熱器と放熱器とを冷媒移送管で接続して内部に冷媒を入れて冷媒循環サイクルを構成するとともに、冷媒ポンプと放熱器を近接して配置した場合であっても、冷媒ポンプが組み付けられた架台に、前記冷媒ポンプの雰囲気から前記放熱器の空気流入口に向かう空気流を規制する隔壁を形成したため、冷媒ポンプと放熱器または放熱用ファン装置を架台に取り付けて組み立て性を改善した場合に、冷媒ポンプの雰囲気から放熱器へ流入する空気流を前記隔壁によって規制できるため冷却効率の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の（実施の形態１）に係る冷却装置の正面図と側面図
【図２】第１の比較例の正面図と側面図
【図３】第２の比較例の冷却装置の側面図
【図４】本発明の（実施の形態２）に係る冷却装置の正面図と側面図
【図５】本発明の（実施の形態３）に係る冷却装置の側面図
【図６】本発明の（実施の形態４）に係る冷却装置の側面図
【図７】本発明の（実施の形態５）に係る冷却装置の側面図
【図８】本発明の（実施の形態６）に係る冷却装置の正面図
【図９】従来の冷却装置の構成図
【図１０】同従来例の実装状態を示す断面図
【図１１】別の従来例の実装状態を示す斜視図
【符号の説明】
１６    半導体装置（発熱体）
１７    冷媒ポンプ
１８    吸熱器
１９    放熱器
１９ａ    放熱器１９の空気流入口
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ    冷媒移送管
２１，２１Ａ    架台
２２    放熱用ファン装置
２１ａ    架台２１Ａの正面壁
２８    開口
２９    コンピュータシステムの筐体
３０    放熱用ファン装置
３１    電源ユニット
３２    電源ユニット３１の空気通路
３３    正面壁２１ａの開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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